JP7552891B2 - Drive unit - Google Patents
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Description
本発明は、シリーズハイブリッド車両用の駆動ユニットに関する。 The present invention relates to a drive unit for a series hybrid vehicle.
JP2017-216804Aには、変速機に締結され第1筐体を有する発電機と、変速機に締結され第2筐体を有する駆動機とを有し、エンジンに締結される車両用の駆動装置が開示されている。このように発電機と駆動機がそれぞれ別の筐体に収容される駆動装置では、2つの筐体が個別に振動することとなり、発電機及び駆動機の曲がりやねじれ等により振動が大きくなるという問題がある。また、2つの振動源が近接することで、共振が発生し易いという問題もある。これらの問題を解決すべく、上記文献では結合部材によって第1筐体と第2筐体とを結合している。 JP2017-216804A discloses a drive device for a vehicle that has a generator fastened to a transmission and having a first housing, and a drive machine fastened to the transmission and having a second housing, and is fastened to an engine. In a drive device in which the generator and drive machine are housed in separate housings like this, the two housings vibrate separately, and there is a problem that vibrations become larger due to bending or twisting of the generator and drive machine. There is also a problem that resonance is easily generated by the two vibration sources being close to each other. To solve these problems, the above document connects the first housing and the second housing with a connecting member.
しかしながら、上記文献に開示された駆動装置は、それぞれ個別の振動をする第1筐体と第2筐体の一部を結合しているだけなので、振動抑制の効果は限られる。However, the drive device disclosed in the above document only connects parts of the first and second housings, which each vibrate separately, so the vibration suppression effect is limited.
そこで本発明は、振動抑制の効果がさらに改善された駆動ユニットを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention aims to provide a drive unit with further improved vibration suppression effect.
本発明のある態様によれば、駆動用の第1電動モータと、第1電動モータの回転トルクを駆動輪に伝達する減速機構と、内燃機関に駆動されて発電する第2電動モータと、内燃機関の回転トルクを第2電動モータに伝達する増速機構とを備える電動ユニットを有する駆動ユニットが提供される。この駆動ユニットにおいて、第1電動モータと減速機構と第2電動モータと増速機構とが1つの筐体に収容される。筐体の中で、第1電動モータと第2電動モータはそれぞれの回転軸が平行な状態で車体前後方向に並び、減速機構と増速機構は車体前後方向に並ぶ。そして、電動ユニットと内燃機関が車体左右方向に並ぶ状態で接続され、第1電動モータの回転軸である第1回転軸と第2電動モータの回転軸である第2回転軸が、内燃機関のクランクシャフトの回転軸であるクランクシャフト回転軸を挟んで車体前後方向の前側と後側に位置する。According to one aspect of the present invention, a drive unit is provided having an electric unit including a first electric motor for driving, a reduction mechanism that transmits the rotational torque of the first electric motor to a drive wheel, a second electric motor that is driven by an internal combustion engine to generate electricity, and a speed-up mechanism that transmits the rotational torque of the internal combustion engine to the second electric motor. In this drive unit, the first electric motor, the reduction mechanism, the second electric motor, and the speed-up mechanism are housed in one housing. In the housing, the first electric motor and the second electric motor are arranged in the longitudinal direction of the vehicle body with their respective rotation axes parallel to each other, and the reduction mechanism and the speed-up mechanism are arranged in the longitudinal direction of the vehicle body. The electric unit and the internal combustion engine are connected in a state where they are arranged in the transverse direction of the vehicle body, and the first rotation shaft, which is the rotation shaft of the first electric motor, and the second rotation shaft, which is the rotation shaft of the second electric motor, are located on the front and rear sides of the longitudinal direction of the vehicle body, sandwiching the crankshaft rotation axis, which is the rotation shaft of the crankshaft of the internal combustion engine.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。 Below, an embodiment of the present invention is described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態にかかる駆動ユニット100を車載状態で車体の上方から見た概略構成図である。図2は、駆動ユニット100に含まれる電動ユニット100aの分解斜視図である。図3は、図2の矢印III方向から見た電動ユニット100aの側面図である。
Figure 1 is a schematic diagram of the
以下の説明において、車両進行方向を「前」、それとは反対方向を「後」、車両進行方向に向かって左側を「左」、同じく右側を「右」、同じく上側を「上」、同じく下側を「下」とする。 In the following explanation, the direction of vehicle travel is referred to as "front", the opposite direction as "rear", the left side of the vehicle travel direction as "left", the right side as "right", the upper side as "up" and the lower side as "down".
駆動ユニット100は、内燃機関1と後述する電動ユニット100aとを備える。内燃機関1はクランクシャフト1aが車体左右方向と一致する向きで配置される。電動ユニット100aは内燃機関1と車体左右方向に並ぶ。内燃機関1と電動ユニット100aとはボルト等によって締結される。なお、内燃機関1には補機部品6が取り付けられる。補機部品6は、例えばオイルクーラ、空調装置用のコンプレッサ等である。The
締結された内燃機関1及び電動ユニット100a(つまり駆動ユニット100)は、車体左右方向からペンデュラム方式のマウント2a、2bにより車体に支持される。ここでは、マウント2a、2bのそれぞれの支持部を3a、3bとする。なお、マウント2a、2bの他に、車体前後方向から駆動ユニット100を支持するトルクロッド(図示せず)を設けてもよい。The fastened internal combustion engine 1 and
ここで、図2を参照して電動ユニット100aの構成について説明する。
Here, the configuration of the
電動ユニット100aの筐体Hは、アウターハウジング10と、アウターハウジング10の一方の端部に取り付けられるギアカバー11と、アウターハウジング10の他方の端部に取り付けられるリヤカバー12と、によって構成される。The housing H of the
アウターハウジング10は、駆動モータ15が収容される第1円筒部(図示せず)と、発電モータ17が収容される第2円筒部(図示せず)と、を備える。第1円筒部及び第2円筒部は、それぞれ円筒形状に形成され、これらの軸が互いに平行に並ぶようにしてアウターハウジング10に設けられる。第1円筒部には、第1電動モータとしての駆動モータ15がインナーハウジング14を介して収容され、第2円筒部には、第2電動モータとしての発電モータ17がインナーハウジング16を介して収容される。なお、駆動モータ15と発電モータ17を比較すると、より大きな出力が要求される駆動モータ15の方が発電モータ17より重い。The
駆動モータ15は、リヤカバー12に回動自在に支持されるロータ15aと、インナーハウジング14の内部に固定されるステータ(図示せず)と、を備える。発電モータ17は、リヤカバー12に回動自在に支持されるロータ17aと、インナーハウジング16の内部に固定されるステータ(図示せず)と、を備える。インナーハウジング14、16及びリヤカバー12がボルトなどによってアウターハウジング10に固定されることにより、ロータ15a、17aとステータとがそれぞれ対向した位置に固定される。The
アウターハウジング10の上部には、インバータ13が載置される。インバータ13は、インバータ回路を構成する第1パワーモジュール40及び第2パワーモジュール41を備える。ここでいう上部とは、駆動モータ15の回転軸である第1回転軸15bと発電モータ17の回転軸である第2回転軸17bとを含む平面より上方の部分である。なお、本実施形態では電動ユニット100aは、後述する図3に示すように第1回転軸15b及び第2回転軸17bを含む平面Pが水平方向に対して傾いた状態で車載される。より詳細には、電動ユニット100aは、駆動モータ15が発電モータ17よりも高い位置になるように傾いた状態で車載される。The
アウターハウジング10とギアカバー11とによって形成されるギア室G内には、駆動モータ15の回転軸15bに連結される減速機構18と、発電モータ17の回転軸17bに連結される増速機構19と、が収容される。The gear chamber G formed by the
減速機構18は、3個の歯車で構成され、駆動モータ15の回転軸15bの回転を減速して駆動輪(図示せず)に伝達する。減速機構18の出力軸5と駆動輪とはドライブシャフト(図示せず)を介して連結される。出力軸5は、その性質上、車両の進行方向に対して直交する向きで配置される。そして、減速機構18の各歯車の回転軸及び減速機構18に回転を入力する第1回転軸15bは出力軸5と平行である。また、第1回転軸15bと平行な第2回転軸17bも出力軸5と平行である。さらには、第2回転軸17bに増速機構19を介して連結される内燃機関1のクランクシャフト1aも出力軸5と平行である。The
増速機構19は、内燃機関1のクランクシャフト1aの回転を増速して発電モータ17に伝達する。なお、本実施形態では増速機構19として図3に示すようなスプロケットとチェーンによる機構を例示しているが、2個の歯車で構成される機構であってもよい。The
また、減速機構18と増速機構19とを比較すると、3個の歯車で構成される減速機構18の方が、2個のスプロケットとチェーンまたは2個の歯車で構成される増速機構19よりも重い。
In addition, when comparing the
上記の通り、本実施形態の電動ユニット100aは、駆動モータ15、増速機構19、発電モータ17及び減速機構18の4つの要素が1つの筐体Hに収容されたものである。さらに筐体Hにはインバータ13が載置されている。As described above, the
図1の説明に戻る。 Return to the explanation of Figure 1.
クランクシャフト回転軸1bは、両マウント2a、2bの支持部3a、3bを結ぶマウント結線Amtと平行であり、かつ図3に示す通りマウント結線Amtを含む鉛直面S上にある。マウント結線Amtは減速機構18の出力軸5とも平行である。The
車載状態の駆動ユニット100においては、第1回転軸15bと第2回転軸17bがクランクシャフト1aの回転軸(クランクシャフト回転軸ともいう)1bを挟んで車体前後方向の前側と後側に位置する。In the
より具体的には、駆動モータ15がクランクシャフト回転軸1bよりも後方に配置され、発電モータ17がクランクシャフト回転軸1bよりも前方に配置されている。これに伴い、減速機構18はクランクシャフト回転軸1bよりも後方に、増速機構19はクランクシャフト回転軸1bよりも前方に配置される。上述した通り、駆動モータ15は発電モータ17より重く、減速機構18は増速機構19より重い。このため、電動ユニット100aの重心位置はクランクシャフト回転軸1bよりも後方になる。そこで、駆動ユニット100の重心が車体上方視でマウント結線Amt上に位置するように、補機部品6をクランクシャフト回転軸1bよりも前方に配置する。これにより、振動を抑制できる。オイルクーラ、空調用のコンプレッサ等のうちどれを補機部品6とするかは、駆動モータ15と発電モータ17との重量差、減速機構18と増速機構19との重量差、等に基づいて適宜決定する。More specifically, the
ここで、第1回転軸15bと第2回転軸17bとクランクシャフト回転軸1bとの位置関係について、図3を参照してより詳細に説明する。図3は、電動ユニット100aの筐体Hを図2の矢印IIIに沿う方向(つまり車体の左右方向)から見た図である。Here, the positional relationship between the first rotating
図3において、クランクシャフト回転軸1bは、第1回転軸15bと第2回転軸17bとを通るモータ結線Amg上、かつ第1回転軸15bと第2回転軸17bとの中点に位置する。また、モータ結線Amgは水平面に対して45°傾いていることが望ましい。In Fig. 3, the
このように駆動モータ15と発電モータ17とが水平面に対して斜め配置されることで、駆動ユニット100の前後方向の寸法を抑えることができる。傾きが45°であることが望ましいのは、駆動ユニット100の前後方向の寸法の抑制と上下方向の寸法の抑制を両立できるからである。すなわち、傾きが45°より大きければ、前後方向の寸法をより抑制できるが、上下方向の寸法は45°の場合より大きくなってしまい、傾きが45°より小さければ上下方向の寸法はより抑制できるが、前後方向の寸法は45°の場合より大きくなってしまう。これに対し傾きが45°であれば、前後方向の寸法の抑制と上下方向の寸法の抑制を両立できる。
In this way, the
また、電動ユニット100aは一つの筐体Hに収容されるため一体として振動するが、上記構成にすることで、電動ユニット100aの上下方向の振動の抑制及び左右方向の振動の抑制を両立できる。すなわち、傾きが45°より大きければ上下方向の振動をより抑制できるが、前後方向の振動は45°の場合より大きくなってしまう、傾きが45°より小さければ前後方向の振動をより抑制できるが、上下方向の振動が45°の場合より大きくなってしまう。これに対し傾きが45°であれば、上下方向の振動の抑制と前後方向の振動の抑制を両立できる。
In addition, since the
次に、駆動ユニット100を本実施形態の構成にすることによる作用効果について説明する。Next, we will explain the effects of configuring the
本実施形態では、駆動モータ15、駆動モータ15の回転トルクを駆動輪に伝達する減速機構18と、内燃機関1に駆動されて発電する発電モータ17と、内燃機関1の回転トルクを発電モータ17に伝達する増速機構19とを有する電動ユニットを備える駆動ユニット100が提供される。この駆動ユニット100において、駆動モータ15と減速機構18と発電モータ17と増速機構19とが1つの筐体Hに収容され、筐体Hの中で、駆動モータ15と発電モータ17はそれぞれの回転軸が平行な状態で車体前後方向に並び、減速機構18と増速機構19は車体前後方向に並ぶ。また、電動ユニット100aと内燃機関1が車体左右方向に並ぶ状態で接続され、駆動モータ15の回転軸である第1回転軸15bと発電モータ17の回転軸である第2回転軸17bが、内燃機関1のクランクシャフト1aの回転軸であるクランクシャフト回転軸1bを挟んで車体前後方向の前側と後側に位置する。上記の通り、電動ユニット100aの主な振動源である駆動モータ15と発電モータ17とを一つの筐体Hに収容することにより、駆動モータ15と発電モータ17とが個別のモードで振動することを抑制できる。また、第1回転軸15bと第2回転軸17bを、駆動ユニット100における最重量物である内燃機関1のクランクシャフト回転軸1bより前方と後方とに配置することで、駆動ユニット100の重心は第1回転軸15bと第2回転軸17bの間に位置することになる。これにより、駆動ユニット100の振動を抑制することができる。In this embodiment, a
本実施形態では、接続された状態の電動ユニット100aと内燃機関1とが車体左右方向からペンデュラム方式のマウント2a、2bにより車体に支持され、車体左右方向の左側のマウント2aの支持部3aと車体左右方向の右側のマウント2bの支持部3bとを結ぶ線であるマウント結線Amtと、減速機構18の出力軸5とが平行である。これにより、クランクシャフト回転軸1b、第1回転軸15b、第2回転軸17b及び出力軸5がマウント結線Amtと平行になる。これらの回転軸等がマウント結線Amtと平行でない場合には、駆動ユニット100の振動がいわゆるねじれ振動となって車体に伝達され、車体には好ましくない振動が発生してしまう。これに対し本実施形態の構成によれば、ねじれ振動を抑制することができる。In this embodiment, the
なお、マウント結線Amtと各軸1b、15b、17b、5とを平行にできるのは、次の理由による。
The mount connection Amt can be parallel to each
内燃機関1を支持するマウント2bの支持部3bの車体前後方向の位置は、支持部3b回りのモーメントの抑制等の観点から、内燃機関1の車体左右方向の重心軸に近い方が望ましい。一方、電動ユニット100aを支持するマウント2aの支持部3aの車体前後方向の位置は、支持部3b回りのモーメントの抑制等の観点から、電動ユニット100aの車体左右方向の重心軸に近い方が望ましい。しかし、発電モータ17は増速機構19を介して内燃機関1と接続される必要があり、駆動モータ15及び減速機構18は発電モータ17及び増速機構19との干渉を避けて配置される必要がある。このため、従来のように駆動モータ15と発電モータ17とをそれぞれ別のケースに収容する構成では、電動ユニット100aと内燃機関1とで車体前後方向の寸法の乖離が大きくなり、マウント結線Amtと各軸1b、15b、17b、5とを平行にすることが難しくなる。
The position of the
その点、本実施形態では、アウターハウジング10内に駆動モータ15及び発電モータ17を収容することで、それぞれのモータを別の筐体に収容する場合に比べて電動ユニット100aの車体前後方向の寸法を小さくしている。In this embodiment, by housing the
また、内燃機関1、増速機構19及び発電モータ17の各要素を接続するにあたり、従来のように増速機構19と発電モータ17とをそれぞれ別の筐体に収容する構成では、各要素の車体前後方向での干渉を避けるため、増速機構19を3個の歯車で構成していた。つまり、車体前後方向に3個の歯車が並ぶ構成になっていた。これに対し本実施形態では、アウターハウジング10に増速機構19と発電モータ17を収容するので、レイアウトの自由度が高まり、上述した通り2個のスプロケットとチェーンまたは2個の歯車で増速機構19を構成することができた。これにより、増速機構19を3個の歯車で構成する場合に比べて車体前後方向電動ユニット100aの車体前後方向の寸法を小さくしている。In addition, when connecting the internal combustion engine 1, the speed-
さらに、本実施形態ではアウターハウジング10にインバータ13も収容されている。インバータ13を駆動モータ15等とは別の筐体(インバータ筐体)に収容して、当該筐体を駆動モータ15等を収容する筐体(モータ筐体)に取り付けると、インバータ筐体がモータ筐体から突出することとなり、車体前後方向のオーバーハングが大きくなりがちである。これに対し本実施形態のようにアウターハウジング10にインバータ13も収容する構成では、上記車体前後方向のオーバーハングを抑えることができる。Furthermore, in this embodiment, the
本実施形態では上記のように車体前後方向の寸法及びオーバーハングを抑制することにより、マウント2aの支持部3aの前後方向位置を電動ユニット100aを支持するのに適した位置にしつつ、マウント結線Amtと各軸1b、15b、17b、5とを平行にすることが可能としている。In this embodiment, by suppressing the vehicle body fore-and-aft dimensions and overhang as described above, it is possible to make the mount connection Amt parallel to each of the
本実施形態では、クランクシャフト回転軸1bが、マウント結線Amtと平行であり、かつマウント結線Amtを含む鉛直面S上にある。駆動ユニット100のなかで最重量物である内燃機関1のクランクシャフト回転軸1bが、マウント結線Amtを含む鉛直面S上にあることで、支持部3a、3bを支点とする駆動ユニット100の振動を抑制することができる。In this embodiment, the
本実施形態では、駆動モータ15は発電モータ17より重く、増速機構19は減速機構18より重く、駆動モータ15及び減速機構18がクランクシャフト回転軸1bよりも車体の後方側に配置され、発電モータ17及び増速機構19がクランクシャフト回転軸1bよりも車体の前方側に配置される。そして、内燃機関1の複数の補機部品6の少なくとも一部がクランクシャフト回転軸1bよりも車体の前方側に配置されることによって、駆動ユニット100全体の重心がマウント結線Amt上に位置する。これにより、マウント2a、2bにより支持された状態でのバランスを整えて駆動ユニット100全体の振動をより抑制することができる。In this embodiment, the
本実施形態では、車体の左右方向から見た場合に、クランクシャフト回転軸1bが、第1回転軸15bと第2回転軸17bとを結ぶ線であるモータ結線Amgの中点に位置し、かつ、モータ結線Amgが水平面に対して45度傾いている。これにより、駆動ユニット100の前後方向の寸法の抑制及び上下方向の寸法の抑制を両立することができる。In this embodiment, when viewed from the left and right of the vehicle body, the
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。 The above describes embodiments of the present invention, but the above embodiments merely illustrate some of the application examples of the present invention and are not intended to limit the technical scope of the present invention to the specific configurations of the above embodiments.
Claims (5)
前記第1電動モータと前記減速機構と前記第2電動モータと前記増速機構とが1つの筐体に収容され、
前記筐体の中で、
前記第1電動モータと前記第2電動モータはそれぞれの回転軸が平行な状態で車体前後方向に並び、
前記減速機構と前記増速機構は前記車体前後方向に並び、
前記電動ユニットと前記内燃機関が車体左右方向に並ぶ状態で接続され、
前記第1電動モータの回転軸である第1回転軸と前記第2電動モータの回転軸である第2回転軸が、前記内燃機関のクランクシャフトの回転軸であるクランクシャフト回転軸を挟んで前記車体前後方向の前側と後側に位置し、
前記車体の左右方向から見た場合に、前記クランクシャフト回転軸が、前記第1回転軸と前記第2回転軸とを結ぶ線であるモータ結線の中点に位置する、駆動ユニット。 A drive unit having an electric unit including a first electric motor for driving, a reduction mechanism that transmits a rotational torque of the first electric motor to drive wheels, a second electric motor that is driven by an internal combustion engine to generate electricity, and a speed increasing mechanism that transmits the rotational torque of the internal combustion engine to the second electric motor,
the first electric motor, the reduction mechanism, the second electric motor, and the speed increasing mechanism are accommodated in one housing,
In the housing,
the first electric motor and the second electric motor are arranged in a front-rear direction of the vehicle body with their respective rotational axes parallel to each other,
The speed reduction mechanism and the speed increase mechanism are aligned in the front-rear direction of the vehicle body,
The electric unit and the internal combustion engine are connected in a state of being aligned in the left-right direction of the vehicle body,
a first rotating shaft which is a rotating shaft of the first electric motor and a second rotating shaft which is a rotating shaft of the second electric motor are located on the front and rear sides in the front-rear direction of the vehicle body, with a crankshaft rotating shaft which is a rotating shaft of the crankshaft of the internal combustion engine being interposed therebetween,
A drive unit, wherein the crankshaft rotation axis is located at a midpoint of a motor connection line that connects the first rotation shaft and the second rotation shaft when viewed from the left-right direction of the vehicle body.
接続された状態の前記電動ユニットと前記内燃機関とが前記車体左右方向からペンデュラム方式のマウントにより車体に支持され、
前記車体左右方向の左側の前記マウントの支持部と前記車体左右方向の右側の前記マウントの支持部とを結ぶ線であるマウント結線と、前記減速機構の出力軸とが平行である、駆動ユニット。 2. The drive unit according to claim 1,
the electric unit and the internal combustion engine in a connected state are supported on the vehicle body from the left and right directions of the vehicle body by pendulum type mounts,
A drive unit in which a mount connection, which is a line connecting the support portion of the mount on the left side in the left-right direction of the vehicle body to the support portion of the mount on the right side in the left-right direction of the vehicle body, is parallel to the output shaft of the reduction mechanism.
前記クランクシャフト回転軸が、前記マウント結線と平行であり、かつ前記マウント結線を含む鉛直面上にある、駆動ユニット。 3. The drive unit according to claim 2,
A drive unit, wherein the crankshaft rotation axis is parallel to the mount connection and lies on a vertical plane that includes the mount connection.
前記第1電動モータは前記第2電動モータより重く、前記増速機構は前記減速機構より重く、
前記第1電動モータ及び前記減速機構が前記クランクシャフト回転軸よりも前記車体の後方側に配置され、前記第2電動モータ及び前記増速機構が前記クランクシャフト回転軸よりも前記車体の前方側に配置され、前記内燃機関の複数の補機部品の少なくとも一部が前記クランクシャフト回転軸よりも前記車体の前方側に配置されることによって、駆動ユニット全体の重心が前記マウント結線上に位置する駆動ユニット。 4. The drive unit according to claim 3,
the first electric motor is heavier than the second electric motor, and the speed increasing mechanism is heavier than the speed reducing mechanism;
A drive unit in which the center of gravity of the entire drive unit is located on the mount connection, by having the first electric motor and the reduction mechanism be arranged rearward of the vehicle body relative to the crankshaft rotational shaft, the second electric motor and the speed increase mechanism be arranged forward of the vehicle body relative to the crankshaft rotational shaft, and at least some of a plurality of auxiliary components of the internal combustion engine be arranged forward of the vehicle body relative to the crankshaft rotational shaft.
前記車体の左右方向から見た場合に、前記モータ結線が水平面に対して45度傾いている、駆動ユニット。 5. The drive unit according to claim 4,
A drive unit, wherein the motor connections are inclined at 45 degrees with respect to a horizontal plane when viewed from the left and right direction of the vehicle body.
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